[发明专利]一种低品位热流原动机、发电系统及其方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种低品位热流的利用方法，尤其是将低品位热流转化为电能和机械能的系统和方法。

背景技术：

双曲线冷却塔闪蒸汽、各类干燥设备的排汽(气)，各类炉窑烟气、各类使用燃料的发动机排气、空调排风、各种有一定温度的流体等都具有大量的热量，被称为低品位热能或低品位执流排入大气，是地球变暖的重要原因。

专利02116497.5提出了内燃机废气发电及制氢方法与装置，只能改善内燃机的燃烧。专利02143430.1是解决发动机发电的消音。专利01273968.5二氧化碳发电装置用闭环磁流体发电，每1000KW要消耗200kg二氧化碳。现有技术如螺杆膨胀机可以对具有一定压力的热流体能量的回收，但前提是要有一定压力。对于工农生产和生活中巨量排放的200℃以下，特别是低于100℃至40℃的低品位热能，压力是零压甚至负压，至今还没有转化成电能的方法。而此类低品位热能数量却非常巨大：工业生产的象征是双曲线冷却塔，它所散发的正是无压低品位热能，全国双曲线冷却塔不少于10000个，每个塔散发的低品位热能折标煤5000吨/年，共排掉热能5000万吨标煤；锅炉烟气也是无压热流体，在脱硫除尘之前约180℃，烟气定容比热约1.34KJ/立米.℃，若能转换50％，就有60KJ/立米。10/h锅炉引风机风量11000立/h，可转换出电能300KW。2007年，我国煤产量25.5亿吨，按总产量的四分之一用作锅炉燃料，10t/h锅炉用煤约1.5t/h，折10t/h锅炉约100万台，烟气余热可转换出电能3亿KW。

社会经济的发展，要求充足的电力来支持，但新的火力发电厂的建立，无疑会进一步增加对环境的污染和水资源消耗；其他没有被充分利用的热能也存在同样的问题。

发明内容：

本发明专利要解决的技术问题之一是克服上述现有技术之不足，提供一种充分利用被废弃的低品位热能，提高热源利用效率，把温度在200℃以下，特别是温度为100℃以下直至40℃，压力是零压甚至负压的低品位热能的利用，变废热变新能源，节约能源和水资源，保护环境的低品位热流原动机和发电、拖动的系统和方法。实施本发明不要燃烧燃料，无三废处理，是运行成本接近零的新能源。

按照本发明提供一种低品位热流发电系统，所述系统的工作单元包括热流锅炉单元、膨胀做功单元、加压或压缩单元、发电单元，热流锅炉单元包括热流锅炉，采用低沸点介质在所述工作单元中经过，并进行工作循环；

热流锅炉使用低品位热流体的热量做为热源，低品位热流体经过所述热流锅炉的热流体侧，低沸点介质流经所述热流锅炉的冷流体侧时吸收所述低品位热流的热量，然后进入膨胀做功单元，把热能和压力能转化成动能推动膨胀做功单元运动部件运动，低沸点介质再经加压单元加压或压缩单元压缩流回热流锅炉单元进行工作循环，膨胀做功单元设有输出轴连接于发电单元。

本发明还具有如下附属技术特征：在膨胀做功单元和加压或压缩单元之间，

还设有冷却单元把做完功的低沸点介质冷却冷凝；

或设有压缩单元把做完功的低沸点介质压缩成液体；

或设有压缩单元及冷却单元对做完功的低沸点介质压缩再冷却使冷凝成液体。

低品位热流温度为40℃至200℃。

低沸点介质在热流锅炉中吸热汽化，沸点在摄氏零上30℃至160℃之间；在冷却单元液化，液化温度高于常温或是低于常温但高于冷却单元所用冷却介质的温度。

低沸点介质是下述物质或混合物之一：

二甲醚或二甲醚与其溶剂的混合物；氯乙烯，R134a、R410A、R404A等制冷剂系列；HFC类、CFC类、HCFC类人工合成气体系列；二氧化碳气或二氧化碳及其吸收剂的混合物；氮气、空气、氦气、氩气、氢气、氨、氨的水溶液；醇类及醇的水溶液；烷类及其与其他物质的化合物；烯类及烯类与其他物质的化合物；芳香烃类如苯类或芳香烃如苯类与其他物质的化合物；醚类等碳氢氧化合物；碳氢卤化合物，碳氢氧卤化合物。

工作循环为发电循环，发电循环可以为如下五个基本发电循环之一：